Question

13．某同學利用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律．在氣墊導軌上安裝了相同的兩光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過輕質定滑輪與鉤碼相連．
（1）實驗時要調整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止，或做勻速運動，或滑塊經兩個光電門的時間相等，則表示氣墊導軌已調整至水平狀態．
（2）不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發現滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間．實施下列措施能夠讓導軌水平的是A．
A．調節P使軌道左端升高一些
B．調節Q使軌道右端升高一些
C．調節光電門之間距離小一些
D．遮光條的寬度應適當大一些
E．氣源的供氣量適當增大一些
（3）實驗時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質量M，鉤碼質量m．由數字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t₁、t₂，則滑塊和鉤碼組成的系統機械能守恒成立的表達式是$mgL=\frac{1}{2}（M+m）（\fracp9vv5xb5{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\fracp9vv5xb5{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）p9vv5xb5_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$．

Answer 1

分析 明確實驗原理以及氣墊導軌裝置的特點可正確解答；
表示出鉤碼的重力勢能減少量和系統動能增加量的大小來驗證機械能守恒定律．

解答 解：（1）實驗時要調整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經兩個光電門的時間相等，則表示氣墊導軌調整至水平狀態．
（2）不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發現滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間．說明滑塊做加速運動，也就是左端低，右端高．所以實施下列措施能夠達到實驗調整目標的是調節P使軌道左端升高一些，或調節Q使軌道右端降低一些．故選A．
（3）實驗時，測出光電門1、2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質量M，鉤碼質量m．由數字計時器讀出遮光條通過光電門1、2的時間t₁、t₂，
滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．
鉤碼的重力勢能減少了：mgL，系統動能增加了：$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}^{\;}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracp9vv5xb5{{t}_{2}^{\;}}$）²  
則系統機械能守恒成立的表達式是mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}^{\;}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）$（\fracp9vv5xb5{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）p9vv5xb5_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$
故答案為：（1）能在氣墊導軌上靜止，或做勻速運動，或滑塊經兩個光電門的時間相等  （2）A
（3）$mgL=\frac{1}{2}（M+m）（\fracp9vv5xb5{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\fracp9vv5xb5{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）p9vv5xb5_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$

點評 常用儀器的讀數要掌握，這是物理實驗的基礎．處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．